1、第二章第二章 S7-1200S7-1200的硬件结构和安装维护的硬件结构和安装维护CPU输入接口输入接口输出接口输出接口存储器存储器电源电源外围接口外围接口编程设备编程设备不论哪种类型的不论哪种类型的PLC，其基本结构都是相同的，其基本结构都是相同的2.1 PLC的基本结构的基本结构1.CPU 2.存储器存储器 3.输入输出电路输入输出电路 4.编程装置编程装置5.电源电源6.外围接口外围接口 CPU是整个系统的核心部件，主要由运算器、控制器、寄存器及是整个系统的核心部件，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的地址总线、数据总线和控制总线构成。此外，还实现它们之间联系的地址总线、数据
2、总线和控制总线构成。此外，还有外围芯片、总线接口及有关电路。有外围芯片、总线接口及有关电路。1.CPU CPU中的中的控制器控制器控制控制PLC工作，由它读取指令，解释并执行命令。工作，由它读取指令，解释并执行命令。工作的时序（节奏）则由振荡信号控制。工作的时序（节奏）则由振荡信号控制。CPU中的中的运算器运算器用于完成算术或逻辑运算，在控制器的指挥下工用于完成算术或逻辑运算，在控制器的指挥下工作。作。CPU中的中的寄存器寄存器参与运算，并存储运算的中间结果。它也是在控参与运算，并存储运算的中间结果。它也是在控制器的指挥下工作。制器的指挥下工作。作为作为PLC的核心，的核心，CPU的功能主要包
3、括以下几个方面：的功能主要包括以下几个方面：（1）CPU接收从编程器或计算机输入的程序和数据，并送入用户程序接收从编程器或计算机输入的程序和数据，并送入用户程序存储器中存储。存储器中存储。（2）监视电源、）监视电源、PLC内部各个单元电路的工作状态。内部各个单元电路的工作状态。（3）诊断编程过程中的语法错误，对用户程序进行编译。）诊断编程过程中的语法错误，对用户程序进行编译。（4）在）在PLC进入运行状态后，从用户程序存储器中逐条读取指令，并进入运行状态后，从用户程序存储器中逐条读取指令，并分析、执行该指令。分析、执行该指令。（5）采集由现场输入装置送来的数据，并存入指定的寄存器中。）采集由现
4、场输入装置送来的数据，并存入指定的寄存器中。（6）按程序进行处理，根据运算结果，更新有关标志位的状态和输）按程序进行处理，根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出状态或数据寄存器的内容。出状态或数据寄存器的内容。（7）根据输出状态或数据寄存器的有关内容，将结果送到输出接口。）根据输出状态或数据寄存器的有关内容，将结果送到输出接口。（8）响应中断和各种外围设备（如编程器、打印机等）的任务处理）响应中断和各种外围设备（如编程器、打印机等）的任务处理请求。请求。2.存储器存储器 PLC的内部存储器分为系统程序存储器和用户程序及数据存储器。的内部存储器分为系统程序存储器和用户程序及数据存储器。系统程序
5、存储器用于存放系统工作程序系统程序存储器用于存放系统工作程序(或监控程序或监控程序)、调用管理程序以、调用管理程序以及各种系统参数等。系统程序相当于个人计算机的操作系统，能够完成及各种系统参数等。系统程序相当于个人计算机的操作系统，能够完成PLC设计者规定的各种工作。系统程序由可编程序控制器生产厂家设计设计者规定的各种工作。系统程序由可编程序控制器生产厂家设计并固化在并固化在ROM（只读存储器）中，用户不能读取。用户程序及数据存储（只读存储器）中，用户不能读取。用户程序及数据存储器主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据和中间结果，使器主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据和中间结果，使PL
6、C完完成用户要求的特定功能。成用户要求的特定功能。可编程序控制器使用以下几种物理存储器可编程序控制器使用以下几种物理存储器：（1）随机存取存储器（）随机存取存储器（RAM）（2）只读存储器（）只读存储器（ROM）（3）可电擦除可编程序的只读存储器（）可电擦除可编程序的只读存储器（EEPROM或或E2PROM）2.2 S7-1200 PLC的硬件结构的硬件结构S7-1200产品图片产品图片I/O状态指示灯以太网接口存储卡插槽CPU状态指示灯安装信号板处CPU面板示意图面板示意图信号板的使用信号板的使用S7-1200的信号模块的信号模块S7-1200的通信模块的通信模块 SIMATIC S7-12
7、00 CPU 最多可以添加最多可以添加3个通信模块，个通信模块，支持支持PROFIBUS 主从站通信，主从站通信，RS485和和 RS232 通信模块可以实现点对点的串行通信。通信模块可以实现点对点的串行通信。S7-1200家族提供各种各样的通信选项以满足用户的网络要求，如家族提供各种各样的通信选项以满足用户的网络要求，如I-Device，PROFINET，PROFIBUS，远距离控制通信，点对点（，远距离控制通信，点对点（PtP）通）通信，信，USS 通信，通信，Modbus RTU，AS-i，I/O Link MASTER等。等。1、PROFINET2、PROFIBUS3、远程控制通信、远
8、程控制通信4、点对点（、点对点（PtP）通信）通信5、Modbus RTU6、USS 通信通信7、I-Device（智能设备（智能设备 1.1.S7-1200的的PROFINET通信通信 2.2.S7-1200的的PROFIBUS通信通信PROFIBUS DP 从站从站PROFIBUS DP 主主站站 3.3.S7-1200的远程控制通信的远程控制通信适配器实现远程服务适配器实现远程服务S7-1200的远程控制通信的远程控制通信 4.4.S7-1200的的点对点（点对点（PtP）通信通信 5.5.S7-1200的的Modbus RTU通信通信 6.6.S7-1200的的USS 通信通信7.7.
9、I-Device（智能设备）（智能设备）I-Device I-Device（智能设备）应用（智能设备）应用S7-1200PLC的定位的定位最多可扩展最多可扩展7个模块个模块最多可扩展最多可扩展8个模块个模块(SM)最多可扩展最多可扩展3个模个模块块(CM)最多可扩展最多可扩展8个模块个模块(Rack0)S7-200S7-300S7-1200扩展性扩展性Symbolic“DBClassic“DB利用利用“符号化存取符号化存取”，可以最优化分配数据块所占的存储区，可以最优化分配数据块所占的存储区混合声明的数据类型使内存混合声明的数据类型使内存非常杂乱非常杂乱组织化数据使内存消组织化数据使内存消耗最
10、优化耗最优化数数据据块块的的存存储储区区优优化化 S7-1200 CPU有一个内部电源，为有一个内部电源，为CPU、信号模块、信号模块、信号扩展板、通信模块提供电源，并且也可以为用户提供信号扩展板、通信模块提供电源，并且也可以为用户提供24 V电源。电源。S7-1200的电源计算的电源计算CPU功率预算功率预算5 VDC24 VDCCPU 1214C AC/DC/继电器继电器1600 mA400 mA 减减系统要求系统要求5 VDC24 VDCCPU 1214C，14点输入点输入-14*4 mA=56 mA1个个SM 1223，5V电源电源145 mA-1个个SM 1223，8点输入点输入-8
11、*4 mA=32 mA1个个SM 1223，8点继电器输出点继电器输出-8*11 mA=88 mA总要求总要求145 mA176 mA 等于等于电流差额电流差额5 VDC24 VDC总电流差额总电流差额1455 mA224 mA电源功率的计算电源功率的计算2.3 S7-1200 PLC的安装和拆卸的安装和拆卸S7-1200安装时要注意以下几点：安装时要注意以下几点：（1）可以将）可以将S7-1200安装在面板或标准导轨上，并且可以水平或垂直安装安装在面板或标准导轨上，并且可以水平或垂直安装S7-1200。（2）S7-1200采用自然冷却方式，因此要确保其安装位置的上、下部分与采用自然冷却方式，
12、因此要确保其安装位置的上、下部分与临近设备之间至少留出临近设备之间至少留出25 mm的空间，并且的空间，并且S7-1200与控制柜外壳之间的距与控制柜外壳之间的距离至少为离至少为25 mm(安装深度安装深度)。（3）当采用垂直安装方式时，其允许的最大环境温度要比水平安装）当采用垂直安装方式时，其允许的最大环境温度要比水平安装方式降低方式降低10，此时要确保，此时要确保CPU被安装在最下面。被安装在最下面。CPU安装示意图安装示意图拆卸拆卸CPU示意图示意图安装信号模块安装信号模块伸出总线连接器伸出总线连接器安装通信模块示意图安装通信模块示意图安装信号板示意图安装信号板示意图拆卸信号板示意图拆卸
13、信号板示意图安装和拆卸端子板安装和拆卸端子板安装端子板连接器示意图安装端子板连接器示意图2.4S7-1200 PLC的接线的接线 安装现场的接线安装现场的接线在安装和移动在安装和移动S7-1200模块及其相关设备时，一定要切断所有的电源。模块及其相关设备时，一定要切断所有的电源。S7-1200设计安装和现场接线的注意事项如下设计安装和现场接线的注意事项如下 （1）使用正确的导线，采用）使用正确的导线，采用1.50mm2 0.50mm2 的导线。的导线。（2）尽量使用短导线）尽量使用短导线(最长最长500米屏蔽线或米屏蔽线或300米非屏蔽线米非屏蔽线)，导线要尽，导线要尽量成对使用，用一根中性或
14、公共导线与一根热线或信号线相配对。量成对使用，用一根中性或公共导线与一根热线或信号线相配对。（3）将交流线和高能量快速开关的直流线与低能量的信号线隔开。）将交流线和高能量快速开关的直流线与低能量的信号线隔开。（4）针对闪电式浪涌，安装合适的浪涌抑制设备。）针对闪电式浪涌，安装合适的浪涌抑制设备。（5）外部电源不要与）外部电源不要与DC输出点并联用作输出负载，这可能导致反向输出点并联用作输出负载，这可能导致反向电流冲击输出，除非在安装时使用二极管或其它隔离栅。电流冲击输出，除非在安装时使用二极管或其它隔离栅。使用隔离电路时的接地与电路参考点应遵循以下几点：使用隔离电路时的接地与电路参考点应遵循以
15、下几点：（1）为每一个安装电路选一个合适的参考点）为每一个安装电路选一个合适的参考点(0V)。（2）隔离元件用于防止安装中的不期望的电流产生。应考虑到哪些）隔离元件用于防止安装中的不期望的电流产生。应考虑到哪些地方有隔离元件，哪些地方没有，同时要考虑相关电源之间的隔离以及其地方有隔离元件，哪些地方没有，同时要考虑相关电源之间的隔离以及其它设备的隔离等。它设备的隔离等。隔离电路时的接地与电路参考点隔离电路时的接地与电路参考点（3）选择一个接地参考点。）选择一个接地参考点。（4）在现场接地时，一定要注意接地的安全性，并且要正确地操）在现场接地时，一定要注意接地的安全性，并且要正确地操作隔离保护设备
16、。作隔离保护设备。电源连接方式电源连接方式 交流供电示意图交流供电示意图 直流供电示意图直流供电示意图无源触点接线示意图无源触点接线示意图数字量输入接线数字量输入接线有源直流输入接线示意图有源直流输入接线示意图外部不同电源供电示意图外部不同电源供电示意图 晶体管输出形式的晶体管输出形式的DO接线示意图接线示意图数字量输出接线数字量输出接线继电器输出形式的继电器输出形式的DO接线示意图接线示意图四线制接线示意图四线制接线示意图模拟量输入模拟量输入/输出接线输出接线三线制接线示意图三线制接线示意图二线制接线示意图二线制接线示意图直流感性负载情况下对晶体管输出电路采用二极管直流感性负载情况下对晶体管输出电路采用二极管旁路保护旁路保护外部电路抗干扰的其它措施外部电路抗干扰的其它措施直流感性负载情况下对触点输出模块采用阻容电路直流感性负载情况下对触点输出模块采用阻容电路旁路电磁能量旁路电磁能量交流感性负载情况下采用触点并联阻容电路消除触交流感性负载情况下采用触点并联阻容电路消除触点间的电火花点间的电火花
